المسافة بين الأرض وكوكب المريخ

سنناقش في هذا المقال المسافة بين الأرض والمريخ بوحدات الكيلومتر. تُعتبر الأرض والمريخ جزءًا من كواكب المجموعة الشمسية؛ حيث تحتل الأرض المركز الثالث في بعدها عن الشمس، بينما يأتي المريخ في المركز الرابع.

لمحة عامة عن كوكب المريخ

• يُصنف المريخ كالكوكب الرابع في ترتيب كواكب المجموعة الشمسية، وتدور الكواكب حول الشمس في مدارات متعددة وبسرعات متفاوتة، مما يجعل المسافة بين الأرض والمريخ غير ثابتة.
• على الرغم من ذلك، فإن أقرب مسافة بين الأرض والمريخ تقدر بحوالي 54.6 مليون كيلومتر، في حين أن أبعد مسافة يمكن أن تصل إلى حوالي 401 مليون كيلومتر.
• عند حساب المعدل بين أقرب وأبعد مسافة، فإن المسافة المتوقعة بين الأرض والمريخ تعادل حوالي 225 مليون كيلومتر.
• يعتبر المريخ سابع أكبر كواكب النظام الشمسي، حيث يبلغ قطره حوالي 6794 كيلومتر.
• يتميز الكوكب الأحمر بكونه مرئيًا من الأرض، مما جعله معروفًا منذ العصور القديمة، بالإضافة إلى تشابهه الكبير مع الأرض باستثناء الحجم.
• تتفاوت درجات الحرارة في المريخ بشكل كبير بسبب مداره البيضاوي ووجود كميات من الصخور الكربونية.
• على عكس الأرض، التي تستطيع معالجة وتحويل ثاني أكسيد الكربون، يعاني المريخ بسبب غلافه الجوي الرفيع من صعوبة في الحفاظ على درجة الحرارة، حيث يتكون غلافه الجوي من حوالي 96% من ثاني أكسيد الكربون.
• تتضمن تكوينات غلافه الجوي أيضًا 2.7% نيتروجين، 1.6% أرغون و0.15% أكسجين، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من الماء.

المسافة الدقيقة بين الأرض والمريخ بالكيلومتر

• اقترب المريخ كثيرًا من الأرض في عام 2003، حيث استغلت وكالة الفضاء هابل هذا القرب لرصد الكوكب الأحمر، وحينها بلغت المسافة حوالي 34,647,420 ميلًا، أي ما يعادل 55,757,930 كيلومتر.
• لتحديد الوقت اللازم للوصول إلى المريخ، يجب أولاً معرفة المسافة الحالية بين الكوكبين، والتي تتغير باستمرار.
• نظرًا لدوران الأرض والمريخ حول الشمس، فإن المريخ هو الكوكب الرابع الأقرب إلى الشمس، والثاني الأقرب إلى الأرض.
• من الناحية النظرية، تكون الأرض والمريخ في أقرب نقطة عندما يكون المريخ في حضيضه، بينما تكون الأرض في أوجها، فيكون البعد بين الكوكبين عندها حوالي 33.9 مليون ميل، أي 54.6 مليون كيلومتر.
• رغم عدم حدوث ذلك تاريخيًا، فإن أقرب مسافة مسجلة بين الكوكبين وُجدت في عام 2003، عندما كانت المسافة 34.8 مليون ميل، أي 65 مليون كيلومتر فقط.
• يكون المريخ والأرض في أبعد نقطة عند تواجدهما على جانبي الشمس، حيث تبلغ المسافة حوالي 250 مليون ميل، أي 401 مليون كيلومتر.
• المسافة المتوسطة بين الأرض والمريخ تصل إلى حوالي 140 مليون ميل، أي ما يقرب من 225 مليون كيلومتر.

أسباب اختلاف المسافة بين الأرض والمريخ بالكيلومتر

• لفهم أسباب تغير المسافة بين الأرض والمريخ، يجب الإلمام بالميكانيكا الدورانية الخاصة بكلا الكوكبين.
• يدور كل من الأرض والمريخ حول الشمس بسرعات مختلفة، مما يؤدي إلى تغييرات مستمرة في المسافة بينهما.
• تدور الكواكب في مدارات إهليجية، مما يعني أن المسافة تختلف من حيث القرب والبعد عن الشمس.
• وفي حالات معينة، قد تقترب المسافة بين الكوكبين، بينما قد تبتعد في حالات أخرى.
• بفضل دوران الكواكب في مدارات مختلطة، تتغير المسافات بينهما كل لحظة.

سرعة الضوء وحساب المسافة بين الأرض والمريخ بالكيلومتر

• تظهر الأبحاث العلمية أن سرعة الضوء تصل إلى 186,282 ميلًا في الثانية، وهو ما يعادل تقريبًا 299,792 كيلومتر في الثانية.

من ثم، يمكننا حساب الوقت اللازم لوصول الضوء من المريخ إلى الأرض، أو العكس، وذلك على النحو التالي:

• أقرب وقت وصول للضوء يصل إلى 182 ثانية، أو 3.3 دقيقة.
• أقرب تسجيل للوقت هو 187 ثانية، أو 3.11 دقيقة.
• وأبعد وقت ممكن هو 1,342 ثانية، أي 22.40 دقيقة.
• المتوسط للوقت المستغرق هو 751 ثانية، أو 12.50 دقيقة.

الخصائص العامة لكوكب المريخ مقارنة بالأرض

• تشير مقارنة الخصائص بين المريخ والأرض إلى أن مساحة المريخ تعادل نصف مساحة الأرض، بينما تساوي كتلته عشر كتلة الأرض.
• تختلف كثافة المريخ عن كثافة الأرض، حيث تقل كثافة المريخ بنحو 15% مقارنة بكثافة الأرض.
• تساوي الجاذبية السطحية للمريخ حوالي 38% من الجاذبية على سطح الأرض، والضغط الجوي عند سطحه يعادل 0.75% من الضغط الجوي للأرض.
• يتميز سطح المريخ بلونه البرتقالي أو الأحمر نتيجة وجود أكسيد الحديد، بالإضافة إلى وجود ألوان أخرى ناتجة عن المعادن المختلفة.
• يتكون هواء المريخ من 95% من ثاني أكسيد الكربون، و3% نيتروجين، و1.6% أرغون، مع وجود كميات ضئيلة من الماء والأكسجين.
• يُعتبر المريخ كوكبًا صخريًا، حيث يغلب عليه اللون الأحمر، وينتشر فيه بعض البقع الداكنة الناتجة عن التربة والصخور، كما أن درجة الحرارة فيه أقل بكثير من الأرض، بحيث تصل السنة على المريخ إلى حوالي 687 يومًا من أيام الأرض.

لقاء الأرض والمريخ

• يتم وصف نقطة الاقتراب بين الأرض والمريخ بتسمية “تقابل الأرض والمريخ” أو “المقابلة” (Opposition).
• ويعني ذلك الوقت الذي يقترب فيه المريخ بشكل كبير من الأرض، مما يجعل رؤية الكوكب الأحمر ممكنة بسهولة كنجمة حمراء ساطعة في السماء.
• يمتاز كوكب المريخ بشدة لمعانه مقارنة بكوكب الزهرة والمشتري، حيث يمكن رؤيته بسهولة بالعين المجردة.
• من الناحية النظرية، يصل البعد بين الكوكبين خلال التقابل إلى حوالي 54.6 مليون كيلومتر.
• ومع ذلك، لم يكن هناك سوى أقرب نقطة مسجلة بين الكوكبين في عام 2003، عندما كانت المسافة تبلغ 56 مليون كيلومتر.
• يعد هذا التقابل هو الأقرب بين الأرض والمريخ في حوالي 50,000 عام.

تاريخ التقابل بين الأرض والمريخ من عام 2007 إلى عام 2020

نستعرض في هذه الفقرة أهم تقابلات الكوكبين:

• في 24 ديسمبر 2007، كانت المسافة 88.2 مليون كيلومتر، أي 54.8 مليون ميل.
• في 29 يناير 2010، سجّلت المسافة 99.3 مليون كيلومتر، أي 61.7 مليون ميل.
• في 3 مارس 2012، كانت المسافة 100.7 مليون كيلومتر، أي 62 مليون ميل.
• في 8 أبريل 2014، كانت المسافة 92.4 مليون كيلومتر، أي 57.4 مليون ميل.
• في 22 مايو 2016، كانت المسافة 75.3 مليون كيلومتر، أي 46.8 مليون ميل.
• في 27 يوليو 2018، كانت المسافة 57.6 مليون كيلومتر، أي 35.8 مليون ميل.
• في 13 أكتوبر 2020، سجّلت المسافة 62.1 مليون كيلومتر، أي 38.6 مليون ميل.
• تميز كوكب المريخ في عام 2018 بلمعانه الاستثنائي ولونه الأحمر الواضح في السماء.

اقتران الأرض والمريخ

تصل المسافة بين الأرض والمريخ إلى أقصر مسافة حين يكون الكوكبان في نقطة الأوج.

• في هذه الحالة، تكون المسافة نحو 401 مليون كيلومتر، أو ما يعادل 249 مليون ميل.
• المسافة المتوسطة بين الكوكبين تبلغ حوالي 225 مليون كيلومتر، مما يعد نقطة انطلاق مثالية للمركبات الفضائية.
• تتكرر تقاطعات المسافة بين الكوكبين كل عامين تقريبًا، مما يتيح فرصة مثالية لإطلاق المركبات الفضائية نحو الكوكب الأحمر.
• قد توقفت العديد من مهمات الفضاء في السنوات الأخيرة عند هذه الفترات.

وفي سياق مهمات الفضاء الحديثة، يشمل ذلك:

• إطلاق بعثة MER-A Spirit عام 2003.
• إطلاق بعثة MER-B Opportunity عام 2003.
• إطلاق بعثة Phoenix عام 2007.
• إطلاق بعثة Fobos-Grunt عام 2011.
• إطلاق بعثة MSL Curiosity عام 2011.
• تمتاز المركبات الفضائية بتحركها نحو النقطة المتوقعة بحلول وصول المريخ حتى لا تحتاج إلى استهلاك كبير من الوقود.
• حيث تبدأ المركبة رحلتها من مدار الأرض، وتقوم بتوسيع مداراتها للتقاطع مع المريخ.
• تستغرق هذه الرحلة عادةً حوالي 250 يومًا.

الوصول إلى المريخ والمشاكل المترتبة على المسافة

• يواجه العلماء تحدي الوصول إلى المريخ في الوقت الفعلي بسبب المسافة الكبيرة بين الكوكبين.
• يتوجب عليهم حساب المدة الزمنية التي تستغرقها الإشارة في الذهاب والإياب.
• عندما تكون الأرض والمريخ في أقرب نقطة، التي تساوي 54.6 مليون كيلومتر، فإن الإشارة تحتاج إلى حوالي ثلاث دقائق للذهاب وثلاث دقائق أخرى للرجوع.
• أما عندما يتواجد الكوكبان في أبعد نقطة، تستغرق الإشارة حوالي 21 دقيقة.{
• لهذا السبب، تعتمد المركبات الفضائية على أنظمة التحكم الذاتي.
• تضم تلك الأنظمة عددًا من الحواسيب التي تمكنها من التعامل مع البيئات المحيطة بدون الحاجة لتدخل بشري.
• تُعد المسافة من أكبر التحديات في إرسال المهمات إلى المريخ، لذا يتم إرسال مركبات تتمتع بتحكم ذاتي.
• وتعمل الفرق العلمية بجد لتقليل مدة الرحلة تمهيدًا للبعثات البشرية في المستقبل القريب.

أسرع مركبة فضائية والحسابات اللازمة لوصولها إلى المريخ

تُعتبر أسرع مركبة فضائية أُطلقت من وكالة ناسا هي مهمة نيو هورايزونز، التي أُطلقت لزيارة كوكب بلوتو في عام 2015.

غادرت المركبة الأرض في يناير 2006 بسرعة تبلغ نحو 58،000 كيلومتر، ما يعادل 36,000 ميل في الساعة.

إذا سافرت هذه المركبة إلى المريخ بزاوية مستقيمة، سيكون الوقت المستغرق للوصول إلى الكوكب على النحو التالي:

• أقرب زمن وصول هو: 942 ساعة، أي نحو 39 يومًا.
• أقرب زمن مسجل هو: 967 ساعة، أي حوالي 41 يومًا.
• أبعد زمن وصول هو: 6944 ساعة، أي حوالي 289 يومًا.
• أما متوسط زمن الوصول فهو: 3888 ساعة، أي حوالي 162 يومًا.
• ومع ذلك، يعتمد هذه الحسابات على قياس المسافة، وينبغي ملاحظة أن السفر عبر الكواكب يتطلب مدارات معقدة حول الشمس.
• يجب أن يحسب المهندسون المسارات المثلى للتأكد من وصول المركبة إلى النقطة الصحيحة عند التقاطع.

حساب المسافة بين كواكب المجموعة الشمسية حسب المدار

• عند إرسال مركبة من الأرض، يبقى كوكب المريخ على نفس البعد الذي تم أخذ القياس منه.
• يجب على المهندسين حساب الموقع الدقيق للمريخ عند وصول المركبة بدلاً من مكانه عند الإقلاع.
• كما يجب تعديل سرعة المركبة عند الاقتراب من المريخ لتجنب تجاوز الهدف.
• يعتمد الوقت المستغرق للوصول إلى المريخ على موقع الكوكبين في مداراتهما وعلى الأنظمة التكنولوجية المستخدمة.

المدار الإهليجي لكوكب المريخ

• تشير تصريحات كريغ باتن، أستاذ الفيزياء بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، إلى أن:
• الأرض تكمل مدارها حول الشمس في سنة واحدة، بينما يستغرق المريخ حوالي عامين.
• يتطلب مدار الرحلة إلى المريخ وقتًا أطول بكثير من مدار الأرض وأقل من مدار الكوكب الأحمر.
• بناءً على ذلك، يمكن تقدير الوقت المطلوب لإكمال المدار بحساب متوسط المداريين.
• تمتد هذه الرحلة لأكثر من عام، لكن تقصير الفترة الزمنية من خلال حرق المزيد من الوقود يعد غير ممكن بتكنولوجيا الوقت الحالي.
• سيكون من الممكن تقليل مدة الرحلة في المستقبل بفضل التقنيات الحديثة.

بعثات تاريخية من الأرض إلى المريخ مع المدد المستغرقة

استطاعت العديد من المهمات الفضائية الوصول إلى كوكب المريخ، وتاليا أبرز هذه البعثات المدونة بالترتيب الزمني:

• مارينر 4 والتي أُطلقت في عام 1964، واستغرقت 228 يومًا.
• مارينر 6 التي أُطلقت في عام 1969، واستغرقت 155 يومًا.
• مارينر 7 التي أُطلقت في عام 1969، واستغرقت 128 يومًا.
• مارينر 9 التي أُطلقت في عام 1971، واستغرقت 168 يومًا.
• فايكينغ 1، أول مركبة هبطت على سطح المريخ، التي أُطلقت في عام 1975، واستغرقت 304 أيام.
• فايكينغ 2، مركبة مدار وهبوط أُطلقت في 1975، واستغرقت 333 يومًا.

بعض البعثات التاريخية من الأرض إلى المريخ

• مارس غلوبال سورفيور (Mars Global Surveyor) أُطلقت في عام 1996 واستغرقت 308 أيام.
• مارس باثفايندر (Mars Pathfinder) أُطلقت في عام 1996 واستغرقت 212 يومًا.
• مارس أوديسي (Mars Odyssey) أُطلقت عام 2001 واستغرقت 200 يوم.
• مارس إكسبريس أوربيتر (Mars Express Orbiter) أُطلقت عام 2003 واستغرقت 201 يوم.
• مارس ريكونيسانس أوربيتر (Mars Reconnaissance Orbiter) أُطلقت عام 2005 واستغرقت 210 أيام.
• مارس ساينس لابوراتوري (Mars Science Laboratory) أُطلقت في عام 2011 واستغرقت 254 يومًا.

المسافات بين كواكب المجموعة الشمسية والأرض

• الأرض هي واحدة من كواكب المجموعة الشمسية التي تدور حول الشمس في مدارات إهليجية.
• تحتل الأرض المركز الثالث والمريخ المركز الرابع في المجموعة، وفيما يلي حساب المسافات لباقي الكواكب من الأرض.

المسافات مرتبة تدريجياً من الأقرب للأرض إلى الأبعد:

1. كوكب الزهرة، يبعد حوالي 41,400,000 كيلومتر.
2. كوكب عطارد، يبعد حوالي 91,691,000 كيلومتر.
3. كوكب المشتري، يبعد حوالي 628,730,000 كيلومتر.
4. كوكب زحل، يبعد حوالي 1,275,000,000 كيلومتر.
5. كوكب أورانوس، يبعد حوالي 2,723,950,000 كيلومتر.
6. كوكب نيبتون، يبعد حوالي 4,351,400,000 كيلومتر.